Parede Celular e Envoltório Bacteriano

O envoltório celular bacteriano é a fronteira em camadas, membrana plasmática, parede celular e, em bactérias Gram-negativas, uma membrana externa adicional, que circunda o citoplasma. Seu elemento estrutural central é o peptidoglicano, um polímero em forma de malha que confere à célula sua forma e a protege contra a lise osmótica, e a forma como o envoltório é organizado define a principal divisão estrutural das bactérias.

Definition

A parede celular e o envoltório bacteriano são a estrutura de superfície multicamadas da célula bacteriana, compreendendo a membrana plasmática e uma parede externa à base de peptidoglicano (com uma membrana externa adicional em bactérias Gram-negativas), que mantém a forma celular e resiste à pressão de turgor interna.

Scope

Este tópico aborda a química e a arquitetura do peptidoglicano, o envoltório Gram-positivo (uma parede espessa com ácidos teicoicos), o envoltório Gram-negativo (uma parede fina envolvida por uma membrana externa contendo lipopolissacarídeo) e os papéis funcionais do envoltório na forma, integridade e permeabilidade. O procedimento de coloração que revela essa distinção é tratado em um tópico relacionado.

Core questions

• Como a arquitetura do peptidoglicano confere forma e proteção osmótica?
• Quais diferenças estruturais distinguem o envoltório Gram-positivo do Gram-negativo?
• Como a membrana externa molda a permeabilidade das bactérias Gram-negativas?

Key concepts

• Sáculo de peptidoglicano (mureína)
• Cadeias de glicanos reticuladas por pontes peptídicas
• Parede espessa Gram-positiva com ácidos teicoicos
• Parede fina e membrana externa Gram-negativa
• Lipopolissacarídeo e a membrana externa
• Espaço periplasmático
• Proteção osmótica e turgor

Mechanisms

O peptidoglicano é construído a partir de cadeias de glicanos de N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico alternados que são reticulados por peptídeos curtos em uma única macromolécula em forma de malha, o sáculo, que envolve a célula e neutraliza a pressão de turgor. Em bactérias Gram-positivas, essa parede é espessa e atravessada por ácidos teicoicos e lipoteicoicos; em bactérias Gram-negativas, a camada de peptidoglicano é fina e se localiza em um espaço periplasmático entre a membrana plasmática e uma membrana externa assimétrica cuja folheto externo é composto por lipopolissacarídeo. A membrana externa atua como uma barreira de permeabilidade com proteínas de canal controlando a entrada de solutos. Essas diferenças no envoltório são a base da retenção diferencial do corante na coloração de Gram e de muitas das distinções estruturais entre as bactérias.

Clinical relevance

O envoltório é a característica estrutural que separa as bactérias Gram-positivas das Gram-negativas e contribui para as diferenças intrínsecas nas propriedades de barreira entre os dois grupos; o lipopolissacarídeo da membrana externa Gram-negativa é uma importante molécula de superfície reconhecida pelo hospedeiro. Esta entrada descreve a estrutura do envoltório como material de referência e não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

A estrutura molecular do peptidoglicano e a arquitetura dos envoltórios Gram-positivos e Gram-negativos estão estabelecidas na literatura bioquímica e de biologia celular e sintetizadas em livros didáticos padrão de microbiologia.

History

A parede foi reconhecida precocemente como a estrutura responsável pela forma bacteriana e pela reação de Gram, e a elucidação da química do peptidoglicano em meados do século XX, seguida por modelos detalhados de sua arquitetura, explicou como uma única rede covalente pode tanto moldar quanto proteger a célula.

Key figures

• Waldemar Vollmer
• Thomas Silhavy
• Miguel de Pedro

Seminal works

• vollmer-2008
• silhavy-2010

Frequently asked questions

O que é peptidoglicano?

Peptidoglicano (mureína) é um polímero em forma de malha de cadeias de glicanos reticuladas por peptídeos que forma a parede celular bacteriana, conferindo à célula sua forma e protegendo-a contra a lise osmótica.

Como os envoltórios Gram-positivos e Gram-negativos diferem?

Bactérias Gram-positivas possuem uma parede espessa de peptidoglicano com ácidos teicoicos e nenhuma membrana externa, enquanto bactérias Gram-negativas possuem uma camada fina de peptidoglicano envolvida por uma membrana externa que contém lipopolissacarídeo.